在元朝的科学界，郭守敬绝对是排名第一的学术大咖。他在古今中外都有一大帮铁粉，英国科技史家李约瑟称他为“中国科学史上最杰出的人物”。他的名气从地球传到了月球，名字被国际天文学会用来命名小行星和月球上的一座环形山。因此，著名科学家茅以升这样评价他说：“郭守敬不仅在地上闻名，而且还在天上闻名。”
虽然史书对郭守敬幼年经历的记载只是短短几句，但是可以大概推断出，他自小就受过非常良好的科学教育。
郭守敬字若思，顺德邢台人，“生有异操，不为嬉戏事”。祖父郭荣精通五经、算术、水利。当时刘秉忠、张文谦、张易、王恂这些儒士一起在紫金山学习，刘秉忠是忽必烈的重要谋士，精通易经、天文、地理、律历等。郭荣和刘秉忠是好友，所以他就把16岁的郭守敬送到刘秉忠门下学习深造。这些师长不仅对郭守敬进行科学训练，还对他之后的仕途有举荐和提携之功。
1.进行大规模的天体测量
郭守敬主持27个地方的日影测量、北极出地高度和二分二至日 昼夜时刻的测定。除一些重要城市外，还特别规定从北纬15°的南海起，每隔10°设点，到65°地方为止。除个别有疑问的地点外，北极出地高度的平均误差只有0°35′。另外，对全天业已命名计数和尚未命名的恒星也作了一次比较全面的位置测定。
2.推算精确的回归年长度
在大都（今北京），通过三年半约二百次的晷影测量，郭守敬定出至元十四年到十七年的冬至时刻。他又结合历史上的可靠资料加以归算，得出一回归年的长度为365.2425日。这个值同现今世界上通用的公历值一样。
3发展宋、元时代的数学方法
王恂和郭守敬创立招差术，用等间距三次差内插法计算日、月、五星的运动和位置。在黄赤道差和黄赤道内外度的计算中，又创用弧矢割圆术，即三角术的方法。
元初使用的天文仪器也都是宋、金时期遗留下来的，已经破旧的不能再用了。所以，忽必烈为此专门成立了一个编订历法的机构，叫太史局，负责人是王恂。因为郭守敬精通天文历法，因此就被从水利部门抽调过来，和王恂一起主办修改历法的工作。